一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法与流程

本申请涉及电力系统的继电保护领域，尤其涉及一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法。

背景技术

电力是人们在生产生活中应用最广泛的能源之一，随着时代进步，人们对供电性能的要求越来越高，因而对配电网的可靠性提出了更高的要求。传统配网自动化系统通常采用分段或反时限过流保护来隔离故障，存在着故障定位不精确、停电范围广、恢复供电速度慢、无法接纳分布式新能源大量接入等缺点。

为了提高配电网的供电可靠性，缩小系统故障时的停电范围、加快故障后恢复供电的时间，现阶段主要从两个层面进行优化。一种方式是改变系统的一次结构(比如采用双环网模式)，配置传统的保护与控制设备，当系统故障时，快速对故障进行隔离，并恢复部分失电区域的供电。但这种方式对一次系统要求比较高，一般用于新建站或改造站。另一种方式是在尽量不改变系统一次结构的方式下，配置基于区域信息的保护与控制系统，基于区域的信息，实现针对故障点的快速定位与隔离，并快速恢复失电区域的供电信息。该方法无需改变系统的一次结构，适用范围比较广。

在主从式基于区域信息的保护与控制系统中，主机需要获取被保护区域一次设备之间的拓扑结构，依据该拓扑结构才能自动生成对应的保护与控制策略。传统的方式是通过配置工具绘制出一次系统的拓扑结构，并设置好各电气元件的编号(例如母线编号、线路编号等)，然后将该拓扑结构按照一定方式发送给主机。该方法主要缺点在于需要专门的配置工具，拓扑结构绘制费时费力，而且当需要删减电气元件时，需要重新绘制并下发，操作复杂。

技术实现要素：

本申请提供了一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，以解决拓扑结构绘制费时费力，而且当需要删减电气元件时，需要重新绘制并下发，操作复杂的问题。

本申请提供一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，所述方法包括：

对配电网广域自愈系统中的所有智能终端进行编号；

获取所有所述智能终端的编号及智能终端的类型，所述智能终端的类型包括线路终端和母线终端；

根据每个所述智能终端的编号和对应的智能终端的类型，按照预设的算法，生成所述配电网广域自愈系统中的所有开关编号；

根据每个所述智能终端的编号，按照预设的算法，生成所述配电网广域自愈系统中的所有线路与母线的编号；

根据每个所述智能终端的编号和对应的智能终端的类型，对所述配电网广域自愈系统中的所有线路与母线的编号进行去重处理；

根据所有所述开关编号和处理后的线路与母线编号，配置开关、线路与母线的连接关系，生成拓扑矩阵。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，利用智能终端的编号，可自动生成配电网广域自愈系统的所有开关、线路和母线编号，并得到拓扑矩阵，无需人工进行绘制，省时省力，提高工作效率及准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法的流程图；

图2为双环网的电路图；

图3为图2的双环网的编号示意图；

图4为步骤16之后的流程图；

图5为拓扑矩阵的示意图。

具体实施方式

参见图1，本申请提供一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，包括如下步骤：

步骤11：对配电网广域自愈系统中的所有智能终端进行编号。

配电网广域自愈系统指的是将紧密关联的若干变电站作为一个区域，区域内的各保护装置通过光纤互联，通过信息共享，根据拓扑结构，快速定位故障点，智能的对区域电网进行保护与控制。配电网广域自愈系统可依赖电力系统的多点信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，可提高输电线可用容量或系统可靠性，同时实现继电保护和自动控制功能的系统。在整个系统中配置一台智能控制主机，每段母线配置一台智能终端。

具体地，对配电网广域自愈系统中的所有智能终端按照如下公式进行编号，

k＝k1*100+k2,

其中，k为任意一个智能终端的编号；k1为所述智能终端对应的串号，外环串号为1，内环串号为2；k2为所述智能终端对应的预设站编号。k2的值可由工作人员进行设置，一般可选取从1-99之间的任意正整数。示例性的，得到的各个智能终端的编号如图2所示，其中，s1、s2、s3、s4为四个变电站，a1、b1、c1、d1为双环网配电网系统的分别位于四个变电站的主供开关，e1～e5、f1～f5、g1～g5、h1～h5分别为双环网配电网系统中四个开关站的主供开关以及分段开关。

步骤12：获取所有所述智能终端的编号及智能终端的类型，所述智能终端的类型包括线路终端和母线终端。

智能终端上电时，自动向智能控制主机发送注册请求报文，注册信息主要包括本终端编号以及本终端类型(线路终端还是母线终端)。在未接收到主机回复的注册成功信息前，注册请求定时重复发送。

主机接收到某一智能终端的注册请求后，将注册信息加入已注册终端列表，并向该智能终端发送注册成功的确认信息。

步骤13：根据每个所述智能终端的编号和对应的智能终端的类型，按照预设的算法，生成所述配电网广域自愈系统中的所有开关编号。

线路终端为变电站内的智能终端，母线终端为开关站内的智能终端。

如果某个智能终端为线路终端，则根据如下公式，计算得到所述智能终端对应的一个开关的编号，

m1＝k*100+k3*10+k4，

其中,m1为主供开关的编号；k为所述智能终端的编号；k3为开关类型的编号；k4为开关在所述智能终端中的预设编号。k3的选取由开关类型决定，例如，普通开关的类型号为5。

如果某个智能终端为母线终端，根据如下公式，计算得到所述智能终端对应的两个主供开关的编号，

m2＝k*100+k3*10+k4，

其中，m2为主供开关的编号；k为所述智能终端的编号；k3为开关类型的编号；k4为开关在所述智能终端中的预设编号；k3的选取由开关类型决定，例如，普通开关的类型号为5，分段或母联开关的类型号为3，由同一智能终端控制的多个开关的预设编号从1开始依次增加。

然后查找是否有与所述智能终端编号相同的智能终端，若有，则根据如下公式，计算得到所述智能终端对应的分段开关的编号，

m3＝k*100+k3*10+k4，

其中，m3为分段开关的编号；k为所述智能终端的编号；k3为开关类型的编号；k4为开关在所述智能终端中的预设编号；k3的选取由开关类型决定，例如，普通开关的类型号为5，分段或母联开关的类型号为3，由同一智能终端控制的多个开关的预设编号从1开始依次增加。

针对线路终端，仅需自动生成一个开关编号，如图3所示，开关a1的编号为11051。针对母线终端，先按照以上规则生成两个主供开关编号，如编号为120的中断的两个主供开关编号自动生成为12051和12052。然后在已注册终端列表中查找是否存在与本母线终端站编号相同的终端，例如针对120终端需查找是否120终端已注册，如果该终端已注册，则自动生成分段开关编号12031。

若无，则将所述智能终端对应的分段开关的编号设置为预设编号，预设编号可由工作人员自行设置，例如0xfff，表示该开关不存在。

步骤14：根据每个所述智能终端的编号，按照预设的算法，生成所述配电网广域自愈系统中的所有线路与母线的编号。

具体编号步骤为：(1)根据每个所述智能终端的编号，按照如下公式，计算得到线路的编号，

n＝k*100+k5*10+k6，

其中，n为线路的编号；k为所述智能终端的编号；k5为线路的类型编号，一般取2；k6为所述线路在所述智能终端中的预设编号。

线路在本终端的预设编号为本终端与下一级终端之间线路的编号为1，另一条线路的编号为2，线路编号2为临时编号，当该环上所有终端均注册成功后，编号为2的线路编号会被消除。针对线路终端，仅需自动生成一个线路编号，如图2所示.外环中s1和开关站1之间的线路编号为11021。同理120终端生成的外环中s1和开关站1之间的线路编号为12022，开关站1和开关站2之间的线路编号12021。

(2)将母线对应的智能终端编号确定为所述母线的编号。

步骤15：根据每个所述智能终端的编号和对应的智能终端的类型，对所述配电网广域自愈系统中的所有线路与母线的编号进行去重处理。

去重处理包括如下步骤：

将所有所述智能终端的编号按照从小到大的顺序排列。

如果某个智能终端为母线终端，则查找是否有小于所述智能终端编号，且与所述智能终端对同一线路生成线路编号的其他母线终端，若有，则将小于所述智能终端编号的母线终端生成的所述线路编号确定为所述线路编号。

例如，智能终端120与130注册完成后，共自动生成了12021、12022、13021以及13022共四个编号，其中12021与13022描述的是同一个线路的编号，将消除13022这个编号，而统一用12021这个编号。具体可参见图3。

步骤16：根据所有所述开关编号和处理后的线路与母线编号，配置开关、线路与母线的连接关系，生成拓扑矩阵。

依据已经得到的开关编号和处理后的线路与母线编号，自动生成一次拓扑结构的连接矩阵。为了便于描述，将母线与线路设置为节点，将开关设置为支路。将母线编号、线路编号加入节点列表，将开关编号加入支路列表。按照智能终端逐一遍历每个支路，设置该支路与各个节点之间的关系，当存在直接连接关系时设置为1，当不存在直接连接关系时设置为0。图5所示为终端110、120、130以及210、220、230注册成功情况下自动生成的拓扑矩阵。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，利用智能终端的编号，可自动生成配电网广域自愈系统的所有开关、线路和母线编号，并得到拓扑矩阵，无需人工进行绘制，省时省力，提高工作效率及准确性。

参见图4，在本申请的另一实施例中，上述步骤16之后还包括：

步骤41：按照预设的时间间隔，重新接收所有所述智能终端的编号。

步骤42：如果未接收到某个智能终端的编号，或某个智能终端的编号改变，则将所述智能终端的编号删除，并重复对所述配电网广域自愈系统的开关、线路和母线编号至生成拓扑矩阵的步骤。

对于智能终端的编号在修改或者智能终端断电的情况下，智能控制主机在预设的时间间隔内，对于接收不到的智能终端的编号进行删除，重新对配电网广域自愈系统的开关、线路和母线编号，并自动生成新的拓扑矩阵，无需人工修改，提高工作效率。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于配电网广域自愈系统的拓扑配置方法，利用智能终端的编号，可自动生成配电网广域自愈系统的所有开关、线路和母线编号，并得到拓扑矩阵，无需人工进行绘制，省时省力，提高工作效率及准确性。